從染色體看人類進(jìn)化基因組學(xué)

1、關(guān)于從染色體看人類進(jìn)化基因組學(xué)現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第1頁，共24頁第三小的近端著絲粒第三小的近端著絲粒染色體。僅大于染色體。僅大于2121號(hào)和號(hào)和2222號(hào)染色體，大小約號(hào)染色體，大小約60Mb60Mb兩個(gè)遺傳功能不同的兩個(gè)遺傳功能不同的區(qū)域：擬常染色體區(qū)和區(qū)域：擬常染色體區(qū)和Y Y特異區(qū)特異區(qū)() 人類人類Y染色體染色體現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第2頁，共24頁擬常染色體區(qū)擬常染色體區(qū)：在男性減數(shù)分裂過程中：在男性減數(shù)分裂過程中 參參與同與同x x染色體的聯(lián)會(huì)配對(duì)。染色體的聯(lián)會(huì)配對(duì)。Y Y特異區(qū)特異區(qū)：存在與性別決定因子：存在與性別決定因子SRYSRY，在減數(shù)，在減數(shù)分裂中不發(fā)生交換而呈現(xiàn)分裂中不發(fā)生交換而呈現(xiàn)父

2、系傳遞父系傳遞。最近的研究顯示，除最近的研究顯示，除SRYSRY基因外，在基因外，在Y Y特異區(qū)特異區(qū)還存在很多其他的基因，包括在細(xì)胞基本活動(dòng)中還存在很多其他的基因，包括在細(xì)胞基本活動(dòng)中起重要作用的一些基因起重要作用的一些基因現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第3頁，共24頁() Y染色體遺傳學(xué)特性染色體遺傳學(xué)特性 攜帶性別決定因子攜帶性別決定因子SRYSRY，呈現(xiàn)呈現(xiàn)父系遺傳父系遺傳 半合子狀態(tài)半合子狀態(tài) 除末端的擬常染色體區(qū)外，除末端的擬常染色體區(qū)外，Y Y染色體的絕大部分不發(fā)生重組，保持完整。染色體的絕大部分不發(fā)生重組，保持完整。 不同不同Y DNAY DNA序列間的相似性比其他任何常染序列間的相似性比其他任

3、何常染色體的色體的DNADNA序列間的相似性高，易產(chǎn)生人群特序列間的相似性高，易產(chǎn)生人群特異的單體群異的單體群 較常染色體和線粒體較常染色體和線粒體DNADNA的變異更具有明顯的變異更具有明顯的的地域聚集性地域聚集性現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第4頁，共24頁() Y染色體多態(tài)性遺傳標(biāo)記染色體多態(tài)性遺傳標(biāo)記自自19851985年出現(xiàn)第一個(gè)年出現(xiàn)第一個(gè)Y Y染色體多態(tài)性位點(diǎn)以來染色體多態(tài)性位點(diǎn)以來，十幾年間，十幾年間，Y Y染色體多態(tài)位點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)及其應(yīng)用染色體多態(tài)位點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)及其應(yīng)用得到了巨大的發(fā)展?，F(xiàn)在應(yīng)用簡(jiǎn)單的得到了巨大的發(fā)展。現(xiàn)在應(yīng)用簡(jiǎn)單的PCRPCR技術(shù)，技術(shù)，即可鑒定即可鑒定250250個(gè)以上的位于人類個(gè)

4、以上的位于人類Y Y染色體非重組區(qū)染色體非重組區(qū)的多態(tài)性位點(diǎn)。的多態(tài)性位點(diǎn)。這些位點(diǎn)大體上可分為兩類：這些位點(diǎn)大體上可分為兩類： 低低突變率的突變率的雙等位基因位點(diǎn)雙等位基因位點(diǎn)和和 高突變高突變率的率的多等位基因位點(diǎn)多等位基因位點(diǎn)?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第5頁，共24頁1) 雙等位基因雙等位基因這類等位基因突變率很低，很少發(fā)生再次突變，這類等位基因突變率很低，很少發(fā)生再次突變，所以只存在兩個(gè)等位基因所以只存在兩個(gè)等位基因突變形式包括：堿基替換，突變形式包括：堿基替換，Alu插入插入/ /缺失缺失，LINE插插入入現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第6頁，共24頁2) 多等位基因多等位基因這類多態(tài)位點(diǎn)包括：這類多態(tài)位點(diǎn)包括：

5、小衛(wèi)星小衛(wèi)星和和微衛(wèi)星微衛(wèi)星位點(diǎn)位點(diǎn)小衛(wèi)星小衛(wèi)星: :到目前為止，共發(fā)現(xiàn)兩個(gè)小衛(wèi)星位點(diǎn)到目前為止，共發(fā)現(xiàn)兩個(gè)小衛(wèi)星位點(diǎn)MYS1MYS1和和MYS2MYS2?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第7頁，共24頁微衛(wèi)星微衛(wèi)星: :又稱短串聯(lián)重復(fù)序列又稱短串聯(lián)重復(fù)序列(STRs)(STRs) 微衛(wèi)星的等位基因通常是用微衛(wèi)星重復(fù)單微衛(wèi)星的等位基因通常是用微衛(wèi)星重復(fù)單位的次數(shù)來表示位的次數(shù)來表示突變率變化和其重復(fù)單位的大小及序列、等位突變率變化和其重復(fù)單位的大小及序列、等位基因的長(zhǎng)短、重復(fù)單位間的同源性和側(cè)翼序列基因的長(zhǎng)短、重復(fù)單位間的同源性和側(cè)翼序列有關(guān)有關(guān)現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第8頁，共24頁() Y染色體多態(tài)性在人類進(jìn)化研究中的應(yīng)

6、用染色體多態(tài)性在人類進(jìn)化研究中的應(yīng)用 雙等位基因在人類進(jìn)化中的應(yīng)用雙等位基因在人類進(jìn)化中的應(yīng)用 多等位基因在人類進(jìn)化中的應(yīng)用多等位基因在人類進(jìn)化中的應(yīng)用 雙等位基因和多等位基因位點(diǎn)聯(lián)合使用雙等位基因和多等位基因位點(diǎn)聯(lián)合使用在人類進(jìn)化中的應(yīng)用在人類進(jìn)化中的應(yīng)用現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第9頁，共24頁1） 雙等位基因在人類進(jìn)化中的應(yīng)用雙等位基因在人類進(jìn)化中的應(yīng)用雙等位基因位點(diǎn)的突變率低，不易受雙等位基因位點(diǎn)的突變率低，不易受重組和回復(fù)突變影響，由雙等位基因重組和回復(fù)突變影響，由雙等位基因構(gòu)成的單體群保持完整，因而是進(jìn)化構(gòu)成的單體群保持完整，因而是進(jìn)化事件的忠實(shí)記錄，是人類的進(jìn)化標(biāo)記事件的忠實(shí)記錄，是人類的進(jìn)化

7、標(biāo)記，也可以鑒定穩(wěn)定的譜系關(guān)系。，也可以鑒定穩(wěn)定的譜系關(guān)系?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第10頁，共24頁應(yīng)用應(yīng)用1科學(xué)家們分析了科學(xué)家們分析了1 91 9個(gè)個(gè)Y Y染色體上的雙等位染色體上的雙等位基因所構(gòu)成的單體群在中國(guó)漢族人群中基因所構(gòu)成的單體群在中國(guó)漢族人群中的分布再次證明了中國(guó)南北人群的差的分布再次證明了中國(guó)南北人群的差異，同時(shí)提示現(xiàn)代中國(guó)人可能是由南方異，同時(shí)提示現(xiàn)代中國(guó)人可能是由南方進(jìn)人中國(guó)，隨后由南向北逐漸遷移進(jìn)人中國(guó)，隨后由南向北逐漸遷移現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第11頁，共24頁應(yīng)用應(yīng)用2最近，最近，UnderhillUnderhill等人報(bào)道了等人報(bào)道了167167個(gè)雙等位基因位點(diǎn)，個(gè)雙等位基因位點(diǎn)，除

8、除7 7個(gè)位點(diǎn)是出傳統(tǒng)的測(cè)序的方法發(fā)現(xiàn)的外，其余個(gè)位點(diǎn)是出傳統(tǒng)的測(cè)序的方法發(fā)現(xiàn)的外，其余160160個(gè)位點(diǎn)都是由變性高效液相色譜檢測(cè)到的。他們個(gè)位點(diǎn)都是由變性高效液相色譜檢測(cè)到的。他們將這將這167167個(gè)位點(diǎn)根據(jù)最大簡(jiǎn)約法，構(gòu)建一個(gè)個(gè)位點(diǎn)根據(jù)最大簡(jiǎn)約法，構(gòu)建一個(gè)Y Y染色體非染色體非重組區(qū)的種系樹，可產(chǎn)生重組區(qū)的種系樹，可產(chǎn)生116116個(gè)單體型。并檢測(cè)了個(gè)單體型。并檢測(cè)了10621062個(gè)個(gè)來自全球各地的個(gè)體發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代的東非和南非科伊桑來自全球各地的個(gè)體發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代的東非和南非科伊桑人是現(xiàn)代人的祖先，他們?cè)谌耸乾F(xiàn)代人的祖先，他們?cè)?5 00035 000到到89 00089 000年前離開非年前

9、離開非洲。再一次證明了洲。再一次證明了“走出非洲走出非洲”假說。假說?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第12頁，共24頁現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第13頁，共24頁現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第14頁，共24頁現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第15頁，共24頁2） 多等位基因在人類進(jìn)化中的應(yīng)用多等位基因在人類進(jìn)化中的應(yīng)用主要是運(yùn)用主要是運(yùn)用微衛(wèi)星位點(diǎn)微衛(wèi)星位點(diǎn)多態(tài)性進(jìn)行研究多態(tài)性進(jìn)行研究證實(shí)：證實(shí)：群體間的雜合性遠(yuǎn)高于群體內(nèi)的雜合性，說明群體間的雜合性遠(yuǎn)高于群體內(nèi)的雜合性，說明同一群體內(nèi)的個(gè)體間的親緣性高于群體問的個(gè)同一群體內(nèi)的個(gè)體間的親緣性高于群體問的個(gè)體體單體型的網(wǎng)絡(luò)分析并未發(fā)現(xiàn)明顯的地區(qū)聚集現(xiàn)象單體型的網(wǎng)絡(luò)分析并未發(fā)現(xiàn)明顯的地區(qū)聚集現(xiàn)象表明這些群體可能具有

10、共同的祖先表明這些群體可能具有共同的祖先現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第16頁，共24頁微衛(wèi)星位點(diǎn)突變率較高其作為遺傳標(biāo)記研究人類進(jìn)化微衛(wèi)星位點(diǎn)突變率較高其作為遺傳標(biāo)記研究人類進(jìn)化和人群遷徙有一定的和人群遷徙有一定的局限性局限性，尤其對(duì)于較遠(yuǎn)的進(jìn)化事，尤其對(duì)于較遠(yuǎn)的進(jìn)化事件往往缺乏分辨力。件往往缺乏分辨力。因而被更多的用于分析由不同雙等位基因所構(gòu)成的單體因而被更多的用于分析由不同雙等位基因所構(gòu)成的單體群的演進(jìn)過程群的演進(jìn)過程現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第17頁，共24頁3) 雙等位基因和多等位基因位點(diǎn)聯(lián)合使用在雙等位基因和多等位基因位點(diǎn)聯(lián)合使用在人類進(jìn)化中的應(yīng)用人類進(jìn)化中的應(yīng)用基本概念：基本概念：?jiǎn)误w群?jiǎn)误w群：根據(jù)雙等位基因確

11、定的不同的染色體：根據(jù)雙等位基因確定的不同的染色體單體型單體型：由微衛(wèi)星所確定的不同的染色體：由微衛(wèi)星所確定的不同的染色體譜系譜系：由雙等位基因和微衛(wèi)星所確定的不同染色體：由雙等位基因和微衛(wèi)星所確定的不同染色體現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第18頁，共24頁理論基礎(chǔ)：理論基礎(chǔ)：基本遺傳瓶頸效基本遺傳瓶頸效在每個(gè)雙等位基因突變第一次出現(xiàn)且只出現(xiàn)在每個(gè)雙等位基因突變第一次出現(xiàn)且只出現(xiàn)一次的群體中，所檢測(cè)出的群體的全部雙等一次的群體中，所檢測(cè)出的群體的全部雙等位基因突變可以產(chǎn)生不同的位基因突變可以產(chǎn)生不同的Y Y染色體染色體單體群?jiǎn)误w群。這些這些單體群?jiǎn)误w群分別出現(xiàn)在進(jìn)化的不同時(shí)段。分別出現(xiàn)在進(jìn)化的不同時(shí)段?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)

12、的是第19頁，共24頁每個(gè)單體群具有很多相同的雙等位基因的特每個(gè)單體群具有很多相同的雙等位基因的特征，但卻是由許多不同的微衛(wèi)星的征，但卻是由許多不同的微衛(wèi)星的單體型單體型組組成的，因?yàn)槲⑿l(wèi)星的突變率較高，經(jīng)過時(shí)間成的，因?yàn)槲⑿l(wèi)星的突變率較高，經(jīng)過時(shí)間的積累，某一單體群便是由很多不同的單體的積累，某一單體群便是由很多不同的單體型組成的網(wǎng)絡(luò)。型組成的網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第20頁，共24頁 綜上所述，綜上所述，Y Y染色體由于其父系染色體由于其父系遺傳的嚴(yán)謹(jǐn)、容易被迅速固定的遺傳漂遺傳的嚴(yán)謹(jǐn)、容易被迅速固定的遺傳漂變而成為研究人類進(jìn)化特別是地理起源變而成為研究人類進(jìn)化特別是地理起源分布的有利工具。分布的有利工具?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第21頁，共24頁后傳：現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第22頁，共24頁自自Y Y染色體染色體誕生以來，每過誕生以來，每過100100萬年，萬年，Y Y染色體就有三到染色體就有三到六個(gè)基因消失。以這種速度發(fā)展下去，科學(xué)家們預(yù)測(cè)六個(gè)基因消失。以這種速度發(fā)展下去，科學(xué)家們預(yù)測(cè)Y Y染染色體只有一千萬年的壽命了。色體只有一千萬年的壽命了。若那時(shí)還有人類，科學(xué)家們猜測(cè)，那個(gè)時(shí)候地球上會(huì)出若那時(shí)還有人類，科學(xué)家們猜測(cè)，那個(gè)時(shí)候地球上